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Por un delicado puente

Los electrones pueden alterar su comportamiento en conexiones de nanocables

No basta con producir cables de dimensiones ínfimas, de un espesor de una millonésima de milímetro, para dejar el camino expedito a la promesa de la nanotecnología: la miniaturización de los dispositivos electrónicos. También urge aprender a unir estos cables, mediante conexiones del tamaño de una simple molécula, una tarea que empiezan a comprender ahora los físicos. Un artículo recientemente publicado en la revista Physical Review Letters echó luz sobre un fenómeno esencial en el comportamiento de los electrones en esas uniones, las nanoconexiones. Dicho trabajo, firmado por científicos de Brasil, Italia y Estados Unidos, demuestra que las leyes que rigen el comportamiento del transporte de electrones en circuitos, aun en los de la microelectrónica, pueden no aplicarse a los nuevos problemas de la nanoelectrónica. El ejemplo es una nanoconexión, un sistema metálico estrechísimo, que puede ser de la anchura de un átomo, que conecta dos conductores, con características nuevas.

Tanto en materiales de dimensiones normales como en hilos nanoscópicos, se puede considerar que el comportamiento de un electrón transportado en la corriente sufre la influencia del efecto medio de todos los electrones ubicados en los alrededores. Pero hay metales especiales, donde la existencia de un estrechamiento o confinamiento es el caso típico de la nanoconexión puede afectar el paso de la corriente. Estos metales se encuentran en la base de muchas propuestas para la electrónica molecular. El trabajo en cuestión consideró una nanoconexión de platino, un metal con electrones ubicados principalmente en una misma subcapa atómica. Ante la falta de espacio, los electrones conducidos se ven obligados a evitar a los electrones hospedados en el átomo. En lugar del efecto medio, domina la repulsión entre cada par de electrones, que es un fenómeno conocido como correlación electrónica.

O se tiene en cuenta este efecto, o se calcula todo mal, dice Marília Caldas, docente del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo, quien firma el artículo en sociedad con Andrea Ferretti, Arrigo Calzolari, Rosa Di Felice, Franca Manghi y Elisa Molinari, de la Universidad de Modena,  Italia, y Marco Buongiorno Nardelli, de la Universidad de Carolina del Norte, EE.UU. En el artículo, los autores plantearon una manera matemática de incluir la correlación electrónica en el cálculo del transporte electrónico y la aplicaron a la nanoconexión de platino. La representación del paso de los electrones por la junta (conductancia o transmitancia) es diferente cuando se emplea el nuevo cálculo. El diagrama presenta formas de escalones anchos en el caso del campo medio, lo que indicaría una buena conductancia. Pero cuando se incluye la repulsión de cada par de electrones, los escalones se deforman, con una pérdida drástica de la conductancia.

Este trabajo de Marília Caldas constituye un ejemplo entre otros de la capacidad del Instituto de Física en la investigación teórica inherente a las propiedades de los nuevos materiales. A finales de 2001, un estudio encabezado por otro profesor de la institución, Adalberto Fazzio, fue a parar a la portada de la misma revista Physical Review Letters. En dicho artículo, se describían descubrimientos referentes al comportamiento de los átomos de nanohilos de oro, un material estratégico para la fabricación de componentes de las futuras generaciones de computadoras. El desafío es ahora transformar estos hallazgos en innovaciones prácticas, una misión para la cual otros países están más preparados que Brasil. Nuestra investigación tiene importancia tanto teórica como en la formación de recursos humanos, pero es preocupante que no haya una política industrial capaz de garantizar la transformación de la riqueza en productos, dice Fazzio.

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